过冷水原理_热水冷水原理


过冷水原理_热水冷水原理

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过冷水原理1过冷水产生的原因是水体太过纯净,没有凝固所需的“结晶核”所致 。过冷水的状态是不稳定的,只要投入少许该物质的晶体,便能诱发结晶,并使过冷液体的温度回升到凝固点 。过冷水,又称过冷却水,是指温度低于摄氏零度的液态水 。
这种水在0℃以下都不会结冰,但稍微震动一下,它就会瞬间冻住!2当水的温度达到零摄氏度的时候,水就会结冰,完成从液体到固体的相变,这是我们的常识 。然而在有些时候,水会表现出比较诡异一面:它的温度明明已经远远低于零摄氏度,但是它就是不结冰,依然保持液体的状态,但只需要稍加震动,或者其他的一些干扰,比如说加入冰晶以及其他杂质,它就会迅速的冻结成冰 。如下图所示 。
像这种温度远低于零摄氏度却不结冰的水,我们称之为“过冷水”,有些“过冷水”的温度甚至可以达到零下几十摄氏度 。那为什么出现这种奇怪的现象呢?今天我们就来讲一讲 。在一个标准大气压下,水要从液态变为固态,必须要满足两个条件,第一是温度要小于等于零摄氏度,第二是要有晶核,这两个条件,缺一不可 。
那么这个晶核是个什么东东呢?冰其实就是一种结晶体,水从液体到固体的转变,就是水结晶的过程 。结晶的过程中必须要有固体的存在才可以完成,这个最初的固体就被称之为晶核 。通常来讲,我们所接触到的水都是含有不少杂质的(自然界的水还含有大量的微生物,小伙伴们千万不要乱喝哟),这些杂质就被水用来当做晶核,当温度足够低时,水就会依附在这些天然的晶核上迅速结晶,成为固体 。
【过冷水原理_热水冷水原理】而“过冷水”之所以不结冰,就是因为它缺少晶核 。“过冷水”通常都是不含杂质的纯净水,由于水中没有可以用做晶核的固体物质,就算温度足够低了,它也不会结冰 。这也就解释了当我们向“过冷水”里加入可以充当晶核的杂质时,“过冷水”就会马上结冰的原理 。
那么,为什么在不加入杂质的情况下,只需要震动一下“过冷水”,它也会结冰呢?这是因为纯净的水也可以自己形成冰核,但这需要一定的条件 。从物理的角度来讲,水要形成晶核,就必须要克服一个从液态到固态的能垒,这被称之为“晶界能”,而静止的水是不能自发的克服“晶界能”的,它需要额外的能量 。
当我们震动“过冷水”的时候,其实就是给水注入了能量 。得到了能量的“过冷水”中就会形成最初的晶核,晶核一旦形成,其他的水就会依附在上,并以几何速度迅速结冰 。在外部条件不变的情况下,“过冷水”的温度越低,其需要克服的“晶界能”就越小,因此,远远低于零摄氏度的“过冷水”,只需要非常轻微的震动就能迅速完成结冰的过程 。
现在我们看看在日常生活中,怎么可以获得“过冷水”呢?有了以上的知识,我们知道要获得“过冷水”,就必须满足三个条件,第一是温度低于零摄氏度,第二是水不能有杂质,第三就是要保持水的稳定,不能有震动 。根据这些条件,我们可以去超市买一瓶纯净水,然后将它竖着放进冰箱的冷冻室,注意冷冻室的温度最好调到零下5摄氏度以下 。等待一段时间之后(这个时间越长越好,推荐2天以上的时间,在这期间千万不要摇晃冰箱) 。如果你买的纯净水足够“纯净”,而你的冰箱又足够稳定,那就恭喜你得到了“过冷水” 。好好利用它的特性来玩上一玩吧!
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`
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不可思议的“过冷水”,倒出的瞬间形成冰沙,你知道原理吗?32020年12月30号,拍摄于**军区的一则视频冲上了热搜:一位官兵在打开瓶子后,里面的纯净水迅速结冰 。在心疼恶劣环境下依然坚守边疆的军人时,人们也不禁好奇“为什么打开瓶子,会让水瞬间成冰呢?”
打开瓶子的瞬间 水开始结冰
其实在日常生活中也会出现这种现象 。例如,夏天的体育课结束后,总会到小卖部买一瓶冰水,如果你比较幸运地挑到了一瓶温度已经低于零度,但是仍处于液态的矿泉水,那么,就可以在同学面前表演一个“魔术” 。将它轻轻拿起,然后在桌子上重重一放,里面的水就会立即结冰,而这种在0℃以下仍保持着液态的水就被称为“过冷水” 。
将过冷水用力放在桌面上会迅速结冰